資源簡(jiǎn)介

(共23張PPT)
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械
第4節(jié)　機(jī)械效率
第2課時(shí)　測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練
重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)　測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率
1.(新獨(dú)家原創(chuàng))小佘同學(xué)所在的實(shí)驗(yàn)小組采用如圖所示的實(shí)
驗(yàn)裝置測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率。
【獲取證據(jù)】
(1)除了圖中的實(shí)驗(yàn)器材外還需要用到的測(cè)量工具是　　
　 ;實(shí)驗(yàn)中應(yīng)　　　　 緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了3次實(shí)驗(yàn),數(shù)據(jù)如表所示(不計(jì)繩重)。
刻度尺
豎直向上勻速
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3
鉤碼的重力G/N 2 4 6
鉤碼上升的高度h/cm 5 5 5
拉力F/N 1 1.8 2.4
繩子自由端移動(dòng)的距離s/cm 15 15 15
機(jī)械效率η 66.7% 74.1%
【解釋證據(jù)】
(3)第3次實(shí)驗(yàn)中,滑輪組的機(jī)械效率是　　　　 (結(jié)果保留
到0.1%)。
(4)比較3次實(shí)驗(yàn),可以得出結(jié)論:同一滑輪組,提升的物體越
重,滑輪組的機(jī)械效率越　　　　 (選填“高”或“低”)。
83.3%
高
【交流反思】
(5)同學(xué)們發(fā)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)不穩(wěn)定,認(rèn)為應(yīng)該
靜止讀數(shù)。你認(rèn)為這種做法　　　　 (選填“正確”或
“不正確”),理由是　　　 　
。
(6)若用該滑輪組提升重8 N的鉤碼,則其機(jī)械效率最接近于
　　　　 。
A.58.4% B.78.6% C.81.3% D.87.0%
不正確
沒(méi)有考慮摩擦對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響,
會(huì)導(dǎo)致測(cè)力計(jì)示數(shù)偏小
D
解析　(1)實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)量鉤碼和繩子自由端移動(dòng)的距離,因
此還需要用到的測(cè)量工具是刻度尺;實(shí)驗(yàn)中為了保證彈簧測(cè)
力計(jì)的示數(shù)穩(wěn)定,且示數(shù)大小與繩子拉力的大小相等,應(yīng)該沿
豎直向上的方向勻速緩慢拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。(3)第3次實(shí)驗(yàn)中,
有用功為W有3=G3h3=6 N×0.05 m=0.3 J,總功為W總3=F3s3=2.4 N×0.15 m=0.36 J,則滑輪組的機(jī)械效率為η3= = ≈83.3%。
(4)分析3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,使用同一滑輪組,提升物體的重力
越大,滑輪組的機(jī)械效率越高。(5)若在彈簧測(cè)力計(jì)靜止時(shí)讀數(shù),
會(huì)因沒(méi)有考慮到摩擦對(duì)滑輪組機(jī)械效率的影響而使得測(cè)出的拉力偏小,因此這種做法是錯(cuò)誤的。(6)由(4)中所得結(jié)論可知,使用同一滑輪組提升重物時(shí),重物的重力越大,滑輪組的機(jī)械效率越大,所以若用該滑輪組提升重8 N的鉤碼,提升鉤碼的重力比第3次實(shí)驗(yàn)的大,則滑輪組的機(jī)械效率應(yīng)比第3次的機(jī)械效率大,所以D選項(xiàng)符合題意。
能力提升全練
2.(新中考·分析論證)(2023江蘇南通崇川期末,23,★★☆)物
理學(xué)中把機(jī)械對(duì)重物施加的力與人對(duì)機(jī)械施加的力的比值
叫作機(jī)械效益(用“MA”表示),根據(jù)機(jī)械效益可以比較省力
程度。那么,滑輪組的機(jī)械效益與哪些因素有關(guān)呢 小明提
出三個(gè)猜想:
猜想一:與物體重力大小有關(guān);
猜想二:與吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)有關(guān);
猜想三:與動(dòng)滑輪重力大小有關(guān)。
小明組裝了如圖甲、乙、丙所示的滑輪組,其中圖甲、乙中
每個(gè)滑輪的質(zhì)量為m1,圖丙中每個(gè)滑輪的質(zhì)量為m2,m1=2m2,利
用這三個(gè)滑輪組進(jìn)行實(shí)驗(yàn),測(cè)得5組數(shù)據(jù),再將圖丙的滑輪先
后更換兩次,測(cè)得2組數(shù)據(jù)。不計(jì)繩重和摩擦,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表。
序號(hào) 物重G/N 吊起動(dòng)滑輪的繩子股數(shù)n 拉力F/N 機(jī)械效益MA
1 6 2 4.0 1.5
2 8 2 5.0 1.6
3 10 2 6.0 1.7
4 8 3 3.3 2.4
5 8 4 2.5 3.2
6 8 4 3.0 2.7
7 8 4 3.5 2.3
(1)分析1、2、3三組數(shù)據(jù)可知,其他條件相同時(shí),　　　　
越大,滑輪組的機(jī)械效益越大,其省的力　　　　 (選填
“越多”“越少”或“不變”)。
(2)分析數(shù)據(jù)可知,當(dāng)其他條件相同時(shí),機(jī)械效益與吊起動(dòng)滑
輪的繩子股數(shù)n的定量關(guān)系是　　　　 。
(3)　　　　 三次實(shí)驗(yàn)是為了探究機(jī)械效益MA與動(dòng)滑輪重的關(guān)系。
物重
越多
MA=0.8n
5、6、7
(4)用表格中第7次實(shí)驗(yàn)的滑輪組,勻速提升重10 N的物體,則
該滑輪組的機(jī)械效益為　　　　 ,機(jī)械效率為　　　 。
(5)同一滑輪組的機(jī)械效益增大時(shí),其機(jī)械效率　　　　
(選填“變小”“不變”或“變大”),機(jī)械效率與機(jī)械效益
的比值　　　　 (選填“變小”“不變”或“變大”)。
2.5
62.5%
變大
不變
解析　(1)分析1、2、3三組數(shù)據(jù)可知,其他條件相同時(shí),物重
越大,滑輪組的機(jī)械效益越大,計(jì)算物重與拉力的差可知其省
的力越多;(2)分析2、4、5三次數(shù)據(jù)可知,當(dāng)其他條件相同時(shí),
機(jī)械效益與吊起動(dòng)滑輪繩子股數(shù)的定量關(guān)系是MA=0.8n;(3)
根據(jù)控制變量法可知探究機(jī)械效益MA與動(dòng)滑輪重的關(guān)系時(shí),
需改變動(dòng)滑輪的重力,控制其他條件相同,由題意可知5、6、7三次實(shí)驗(yàn)是為了探究機(jī)械效益與動(dòng)滑輪重的關(guān)系;(4)第7次
實(shí)驗(yàn)中動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=nF-G=4×3.5 N-8 N=6 N,勻速提升
重10 N的物體,拉力F '= (G'+G動(dòng))= ×(10 N+6 N)=4 N,則該滑
輪組的機(jī)械效益為MA= = =2.5,機(jī)械效率為η= =
= = =62.5%;(5)由題意可知同一滑輪組的機(jī)
械效益MA= = =n× ,同一滑輪組的機(jī)械效率
η= = = = = ,同一滑輪組中繩子
的股數(shù)是一個(gè)定值,所以同一滑輪組的機(jī)械效益增大時(shí),其機(jī)
械效率變大;機(jī)械效率與機(jī)械效益的比值 = = ,
所以機(jī)械效率與機(jī)械效益的比值不變。
素養(yǎng)探究全練
3.(2024廣東汕頭期末)圖甲是某居民樓前的無(wú)障礙通道,一
位中年人正用輪椅推著他的母親緩緩上行。為估測(cè)中年人
推輪椅時(shí)所用力的大小,小明進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量。如圖乙,他制
作了與無(wú)障礙通道坡度相同的斜面,確定了斜面底部的A點(diǎn)
以及與其相距1 m的B點(diǎn)。
(1)選用車輪材料與輪椅車輪材料相同的小車作為研究對(duì)象,
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作:
①測(cè)出小車重為2.0 N。
②將彈簧測(cè)力計(jì)與斜面平行放置,沿斜面方向勻速直線拉動(dòng)
小車,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖乙所示。
③將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)的過(guò)程中,拉力所做的功為　　　 J;
此時(shí),該斜面的機(jī)械效率為　　　　 ;結(jié)論:斜面可以省
　　　　 (選填“力”“距離”或“功”)。
(2)在小車上逐漸添加重物,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),計(jì)算出小車從A點(diǎn)
到B點(diǎn)過(guò)程中的總功W1、有用功W2,并根據(jù)數(shù)據(jù)畫出W1和W2
與小車總重G的關(guān)系圖像,如圖丙中圖線a和b所示。
①由圖像可知:用該通道斜面提升物體的機(jī)械效率與物重
　　　 (選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。
0.3
60%
力
無(wú)關(guān)
②圖甲中的無(wú)障礙通道上坡的機(jī)械效率與圖乙中斜面的相
同。若母親的質(zhì)量為55 kg,所坐的輪椅質(zhì)量為15 kg,則中年
人用沿著通道斜面方向的力F '推輪椅勻速上坡時(shí),這位母親
的動(dòng)能　　　　 (選填“增大”“不變”或“減小”),力F
'的大小為　　　　 N。(g=10 N/kg)
不變
105
解析　(1)刻度尺的分度值為1 mm,則B點(diǎn)所處的高度為h=
9.00 cm=0.09 m;由圖乙可知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值是0.02 N,示
數(shù)為F=0.3 N;將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)的過(guò)程中,s=1 m,則拉力
做的總功為W總=Fs=0.3 N×1 m=0.3 J。利用斜面將小車從水
平地面提升到B點(diǎn)時(shí)所做的有用功為W有用=Gh=2.0 N×0.09 m=
0.18 J,該斜面的機(jī)械效率為η= = =60%。小車重為
2.0 N,拉力為0.3 N,故拉力小于重力,則使用斜面可以省力,但
是費(fèi)距離,任何機(jī)械都不能省功。(2)①由圖像可得,當(dāng)小車
的總重G增大到5 N時(shí),將小車從A點(diǎn)拉到B點(diǎn)所做的總功W1=
0.75 J,有用功W2=0.45 J,此時(shí)的機(jī)械效率為η'= = =60%;
因?yàn)棣?=η,所以由圖像可知:用該通道斜面提升物體時(shí)的
機(jī)械效率與物重?zé)o關(guān)。②中年人用沿著通道斜面方向的力
推輪椅勻速上坡時(shí),這位母親的速度和質(zhì)量不變,故具有的動(dòng)
能不變。這位母親和所坐輪椅的總重力為G總=m總g=(55 kg+
15 kg)×10 N/kg=700 N,圖甲中的無(wú)障礙通道上坡的機(jī)械效
率與圖乙中斜面的相同,假設(shè)中年人用沿著斜面方向的力推
輪椅從 A點(diǎn)勻速上升到B點(diǎn),所做的有用功為W有用'=G總h=700 N×0.09 m=63 J,由η= 得,中年人所做的總功為W總'= = =105 J,由W總=Fs得,力的大小為F '= = =105 N。(共24張PPT)
第1節(jié)　杠桿
第2節(jié)　跨學(xué)科實(shí)踐:制作簡(jiǎn)易桿秤
第2課時(shí)　生活中的杠桿
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練
知識(shí)點(diǎn)3　生活中的杠桿
1.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)(2024山東菏澤中考)如圖所示
是我國(guó)古人運(yùn)送巨木的勞動(dòng)情境示意圖,結(jié)合示意圖判斷,下
列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.在抬巨木時(shí)眾人越靠近支架越省力
B.只把懸繩向左移動(dòng)一定距離更利于抬起巨木
C.在抬起巨木時(shí)橫桿是省力杠桿
D.支架下端墊有底面積較大的石塊是為了減小壓力
C
解析　在抬巨木時(shí),支架處為支點(diǎn),眾人越靠近支架,動(dòng)力臂
越短,動(dòng)力越大,越費(fèi)力,A錯(cuò)誤;根據(jù)杠桿的平衡條件,只把懸
繩左移,阻力臂變長(zhǎng),阻力不變,動(dòng)力臂不變,則動(dòng)力變大,不利
于抬起巨木,B錯(cuò)誤;抬起巨木時(shí),阻力臂小于動(dòng)力臂,橫桿是
省力杠桿,C正確;支架下端墊有底面積較大的石塊,是為了減
小壓強(qiáng),D錯(cuò)誤。
2.(教材習(xí)題變式)如圖是搬運(yùn)泥土的獨(dú)輪車,獨(dú)輪車屬于
　　　 (選填“省力”或“費(fèi)力”)杠桿。設(shè)車體和泥土
的總重G=1 400 N,運(yùn)泥土?xí)r從A點(diǎn)提起獨(dú)輪車把手的力是F,
F的力臂是　　　　 m,F的大小是　　　　 N。
省力　　
1.05
400
解析　獨(dú)輪車在使用過(guò)程中,動(dòng)力臂大于阻力臂,是省力杠
桿。由圖可知獨(dú)輪車的支點(diǎn)在輪軸處,力F豎直向上,因此F
的力臂是l1=1.05 m,重力的力臂l2=0.3 m;由F×l1=G×l2得,F=
= =400 N。
知識(shí)點(diǎn)4　跨學(xué)科實(shí)踐：制作簡(jiǎn)易桿秤
3.(新課標(biāo)·中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化)(2024重慶中考A卷)同學(xué)們模
仿中藥房的戥秤制作桿秤,用筷子做秤桿,用鉤碼做秤砣,用
細(xì)線將秤盤系在A點(diǎn)。當(dāng)不掛秤砣且秤盤不放物體時(shí),在O點(diǎn)
提起提紐,秤桿水平平衡;當(dāng)秤盤放100 g物體、秤砣移到B點(diǎn)
時(shí),秤桿再次水平平衡,如圖所示。在O到B兩條刻線之間均
勻地畫上49條刻度線。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.自制桿秤的每一格約表示2.08 g
B.稱中藥時(shí)B端翹起應(yīng)減少中藥恢復(fù)水平平衡
C.如果秤砣磨損則測(cè)量結(jié)果會(huì)比真實(shí)質(zhì)量偏小
D.若將提紐移到O點(diǎn)右側(cè)可以增大桿秤的量程
答案　B
解析　不掛秤砣、不放物體時(shí),秤桿水平平衡,即桿秤的重心
在O點(diǎn),消除桿秤自重對(duì)平衡的影響。由杠桿平衡條件得m物
g×OA=m砣g×L,則L= ,m砣、OA為定值,則L與m物成正比,
所以桿秤的刻度線是均勻的。當(dāng)m物=100 g時(shí),秤砣在B點(diǎn),L=
OB,即B點(diǎn)刻度線標(biāo)100 g。O、B之間有49條均勻的刻度線,
即將OB進(jìn)行50等分,每一格表示2 g,A錯(cuò)誤;稱中藥時(shí),B端翹
起,即m物g×OA>m砣g×L,減小中藥質(zhì)量可使秤桿恢復(fù)水平平
衡,B正確;由L= 可知,若秤砣有磨損,即m砣減小,則L增
大,即讀數(shù)偏大,所以測(cè)量值比真實(shí)值大,C錯(cuò)誤;提紐移到O點(diǎn)
右側(cè),秤桿長(zhǎng)度不變,即OA增大,L最大減小,m砣不變,由m物大=
可知,m物大減小,即桿秤量程減小,D錯(cuò)誤。
4.(跨生物·人體構(gòu)造)(2024山東煙臺(tái)中考,10,★★☆)骨骼、肌肉和關(guān)節(jié)等構(gòu)成了人體的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),人體中最基本的運(yùn)動(dòng)大多是由肌肉牽引骨骼繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的。下列關(guān)于人體中的杠桿說(shuō)法,正確的是 (　　)
A.圖甲:手托重物時(shí),可視為省力杠桿
B.圖甲:手托重物時(shí),肱二頭肌對(duì)前臂的
牽引力是阻力
C.圖乙:踮腳時(shí),可視為費(fèi)力杠桿
D.圖乙:向上踮腳的過(guò)程中,腓腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力是動(dòng)力
能力提升全練
D
解析　如圖甲,手托重物時(shí),肘關(guān)節(jié)處視為支點(diǎn),肱二頭肌對(duì)
前臂的牽引力是動(dòng)力,動(dòng)力臂小于阻力臂,所以可視為費(fèi)力杠
桿,A、B錯(cuò)誤;如圖乙,踮腳時(shí),動(dòng)力臂變短,但是動(dòng)力臂仍然
大于阻力臂,可視為省力杠桿,C錯(cuò)誤;向上踮腳的過(guò)程中,腓
腸肌對(duì)足部骨骼的牽引力是動(dòng)力,D正確。
5.(跨學(xué)科·物理學(xué)與日常生活)(2024廣州中考,13,★★☆)如
圖甲,質(zhì)量不計(jì)的晾曬架鉤在支撐物上,掛上衣服后,晾曬架
可看成以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿,圖乙是其簡(jiǎn)化圖,晾曬架上A、B、
C、D四點(diǎn)在同一水平線上。
(1)B、C、D是掛衣處,同一件衣服掛在B時(shí),A點(diǎn)受到的支持
力最小,請(qǐng)說(shuō)明理由:　　　　 。若衣服重為3.6 N,則此支
持力最小值為　　　　 N。
(2)請(qǐng)?jiān)趫D乙中:①畫出B點(diǎn)受到衣服的拉力F,②畫出拉力F的
力臂l。
答案　(1)見(jiàn)解析　(2)如圖所示
解析　(1)以衣服對(duì)晾曬架的作用力為阻力F2,則支撐物對(duì)晾
曬架的作用力為動(dòng)力F1,根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2,同一件
衣服掛在B時(shí),F2不變,l2最小,l1不變,此時(shí)F1最小;重為3.6 N的
衣服掛在B點(diǎn)時(shí),l2=0.20 m,F2=G=3.6 N,l1=0.18 m,則F1= =
=4 N。(2)B點(diǎn)受到衣服的拉力的方向?yàn)樨Q直向
下,過(guò)支點(diǎn)O作拉力的作用線的垂線,此垂線段的長(zhǎng)度即力臂。
6.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2022四川達(dá)州模擬,24,★★☆)某同學(xué)
在河邊玩耍時(shí)撿到一塊石頭。回家后,他用彈簧測(cè)力計(jì)、玻
璃杯、細(xì)線和足量的水等器材測(cè)量石頭的密度。估測(cè)這塊
石頭的重力已超出了彈簧測(cè)力計(jì)的量程,通過(guò)思考,該同學(xué)利
用一根質(zhì)量分布均勻的細(xì)木桿和上述實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)了如圖
所示實(shí)驗(yàn):
(1)將木桿的中點(diǎn)O懸掛于線的下端,使木桿在水平位置平衡,
這樣做的好處是可以消除　　　　 對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。這時(shí)
木桿重力的力臂為　　　　 。
(2)將左端A與彈簧測(cè)力計(jì)相連,用細(xì)線把石頭掛于OA的中點(diǎn)
C,用彈簧測(cè)力計(jì)豎直向上提起A端,使木桿保持水平,彈簧測(cè)
力計(jì)示數(shù)如圖所示,則拉力大小為　　　　 N;將石頭浸沒(méi)
于裝有水的玻璃杯中且不與杯子接觸,保持木桿水平,記下彈
簧測(cè)力計(jì)此時(shí)的示數(shù)為2.7 N。
木桿自重
0
4.2
(3)通過(guò)計(jì)算,浸沒(méi)后石頭受到的浮力大小為　　　　 N,石
頭的密度為　　　　 kg/m3。(ρ水=1×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(4)若上述(2)步驟中,只是木桿未保持水平,則測(cè)量結(jié)果　
　　 (選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
3
2.8×103
不變
解析　(1)將木桿的中點(diǎn)O懸掛于線的下端,木桿的重力作用
線過(guò)支點(diǎn),重力的力臂為零,可以消除木桿的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影
響;(2)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小為4.2 N;(3)根據(jù)杠桿的平衡條
件F1l1=F2l2可得, = = ,解得F2=G=8.4 N,m石= = =
0.84 kg;石頭浸沒(méi)于裝有水的玻璃杯中,根據(jù)杠桿的平衡條件
得到 = = ,F=2F3=2×2.7 N=5.4 N,此時(shí)細(xì)線對(duì)C點(diǎn)的拉力
為5.4 N,細(xì)線對(duì)石頭的拉力也為5.4 N,則浸沒(méi)后石頭受到的
浮力大小F浮=G-F=8.4 N-5.4 N=3 N,由阿基米德原理可知石
頭的體積V石=V排= = =3×10-4 m3,石頭
的密度ρ石= = =2.8×103 kg/m3;(4)若題述(2)步驟中,
只是木桿未保持水平,不會(huì)影響最終的結(jié)果,因?yàn)殡m然力沒(méi)有
與木桿垂直,但是兩個(gè)力的力臂的比值是不變的。
7.(2024廣東惠州惠城期末,21,★☆☆)如圖是小明做俯臥撐
時(shí)的示意圖,他的質(zhì)量為56 kg,身體可視為杠桿,O點(diǎn)為支點(diǎn),
A點(diǎn)為重心,已知OB=1.0 m,OC=1.4 m,g取10 N/kg。求:
(1)小明所受的重力;
(2)小明靜止在如圖所示的位置時(shí),地面對(duì)小明雙手的豎直向
上的支持力F。
解析　(1)小明所受重力G=mg=56 kg×10 N/kg=560 N;(2)由
杠桿平衡條件可知,F×OC=G×OB,地面對(duì)小明雙手的豎直向
上的支持力F= = =400 N。
8.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(2023廣東羅定期末)如圖甲所示為虎門
大橋的示意圖,“橋塔為什么要造這么高 ”小強(qiáng)對(duì)此進(jìn)行
了探究:他將大橋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化,抽象成圖乙的模型,又畫
了橋塔高低不同的兩幅圖丙和丁。
素養(yǎng)探究全練
(1)可以看出橋塔用到了　　 的相關(guān)知識(shí),其中O是 ,
　 　 代表橋重和過(guò)往車輛等產(chǎn)生的對(duì)橋的作用力。
(2)小強(qiáng)通過(guò)比較發(fā)現(xiàn):適當(dāng)增加橋塔的高度,可　　　　
(選填“增大”或“減小”)斜拉索拉力的力臂,從而　　
　 (選填“增大”或“減小”)斜拉索的拉力。
(3)假如讓你來(lái)設(shè)計(jì)新的斜拉索式大橋,你還能提出什么方法
可以減輕拉索承受的拉力 (說(shuō)出一種方法即可)
杠桿
支點(diǎn)
F1
增大
減小
使用新型材料,減小橋自重。
解析　(1)由圖乙、丙、丁可知,橋塔利用了杠桿的相關(guān)知識(shí),圖丁中F0為拉索的拉力,F1相當(dāng)于橋重和過(guò)往車輛等產(chǎn)生的對(duì)橋的作用力,O點(diǎn)是杠桿的支點(diǎn);(2)如解析圖所示,橋塔高度增加后,阻力F1及其力臂不變,L0‘ >L0,即動(dòng)力臂增大,由杠桿的平衡條件可知,斜拉索的拉力F0減小;(3)斜拉索承受的拉力與橋重和過(guò)往車輛等產(chǎn)生的對(duì)橋的作用力有關(guān),所以要減輕拉索承受的拉力,就要從減輕橋的重力和車輛的最大載重來(lái)考慮,如使用新型材料,減小橋自重等。(共40張PPT)
第3節(jié)　滑輪
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練
知識(shí)點(diǎn)1　定滑輪和動(dòng)滑輪
1.(2024四川內(nèi)江中考)如圖所示,一根繩子繞過(guò)定滑輪,一端
拴在物體上,另一端拴在彈簧測(cè)力計(jì)上,沿四個(gè)不同方向勻速
拉起物體,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為F1、F2、F3、F4,則它們
的大小關(guān)系為 (　　)
D
A.F1>F2　　　　　 B.F3>F4
C.F1解析　使用定滑輪不能省力,無(wú)論沿哪個(gè)方向勻速拉起物體,
拉力的大小都相等,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)都相等。
2.(2023江蘇蘇州吳中一模)如圖所示,一個(gè)重G=20 N的物體
在拉力F的作用下被勻速提升了20 cm。若不計(jì)滑輪重、繩
重和摩擦,則拉力F及其向上移動(dòng)的距離s分別為 (　　)
A.F=10 N s=20 cm
B.F=10 N s=40 cm
C.F=20 N s=20 cm
D.F=20 N s=40 cm
B
解析　由圖知,使用的是動(dòng)滑輪,不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦,
則拉力F= G= ×20 N=10 N,拉力端向上移動(dòng)的距離:s=2h=
2×20 cm=40 cm。
3.(2024四川邛崍期末改編)如圖所示是一種電動(dòng)升降機(jī)的結(jié)
構(gòu)原理圖,A、B、C、D四個(gè)滑輪中屬于動(dòng)滑輪的是　　
　 ,定滑輪起到　　　　 的作用。
A、D
改變力的方向
解析　升降機(jī)工作時(shí),B、C滑輪的軸固定不動(dòng),所以B、C屬
于定滑輪,定滑輪的作用是改變力的方向;A、D滑輪隨被提
升的物體一起移動(dòng),所以A、D屬于動(dòng)滑輪。
知識(shí)點(diǎn)2　滑輪組
4.(2023新疆墨玉模擬)用下列方法勻速提升同一重物,若不
計(jì)繩子、滑輪的重力及摩擦,其中最省力的是 (　　)
D
解析　不計(jì)繩子、滑輪的重力及摩擦,提起的是同一物體,A
是動(dòng)滑輪,省一半的力,即F1= G;B是滑輪組,F2= G;C是定滑
輪,不省力,即F3=G;D是滑輪組,F4= G。故D最省力。
5.(2024河北定州期末)如圖所示,水平桌面上放一重為100 N
的物體A,A與桌面間的摩擦力為40 N,當(dāng)用力拉動(dòng)繩子的自
由端使物體A勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),拉力F的大小為(不計(jì)繩重、滑輪
重及輪與繩子間的摩擦) (　　)
A.20 N　　 B.50 N　　 C.80 N　　 D.70 N
A
解析　由題圖可知,繞過(guò)動(dòng)滑輪的繩子的股數(shù)n=2,不計(jì)繩
重、滑輪重及輪與繩子間的摩擦,則拉力F= ×40 N=20 N。
6.(2023四川攀枝花仁和二模)圖中的每個(gè)滑輪重0.5 N,物體A
重6 N,托板重1 N。在2 s的時(shí)間內(nèi),拉力F的作用點(diǎn)沿豎直方
向勻速升高了1.2 m,這個(gè)過(guò)程中,不計(jì)摩擦和繩重,則:
(1)拉力F的大小為　　　　 N。
(2)物體A上升的速度為　　　　 m/s。
(3)天花板對(duì)定滑輪的拉力大小為　　　　 N。
2
0.15
4.5
解析　(1)圖中的滑輪組共有4股繩子承擔(dān)物重,提升的總重
力G=GA+G滑輪+G托板=6 N+0.5 N+0.5 N+1 N=8 N,不計(jì)摩擦和
繩重,作用在繩端的力為F= = =2 N;(2)物體A上升的高度
h= = =0.3 m,物體A上升的速度為v= = =0.15 m/s;
(3)定滑輪對(duì)天花板的拉力等于兩股繩對(duì)定滑輪的拉力與定
滑輪的重力之和,即F拉=2 N+2 N+0.5 N=4.5 N,天花板對(duì)定滑
輪的拉力大小等于4.5 N。
7.(2024湖南張家界期末)建筑工地用如圖所示的簡(jiǎn)易滑輪組
提升建筑材料,請(qǐng)你為其畫出最省力的繞繩方法。
答案　如圖所示
解析　簡(jiǎn)易滑輪組由1個(gè)定滑輪和1個(gè)動(dòng)滑輪組成,為使提升
建筑材料時(shí)最省力,承擔(dān)物重的繩子的股數(shù)應(yīng)最大,故繩子的
一端固定在動(dòng)滑輪上方的掛鉤處,然后繩子依次繞過(guò)定滑輪
和動(dòng)滑輪,此時(shí)有3股繩子承擔(dān)物重,為最省力的繞繩方式。
8.(2024天津中考,8,★☆☆)高高的旗桿矗立在操場(chǎng)上。旗手
緩緩向下拉繩子,旗子就會(huì)徐徐上升。這是因?yàn)槠鞐U頂部有
一個(gè)滑輪,下列關(guān)于該滑輪的說(shuō)法,正確的是 (　　)
A.它是動(dòng)滑輪
B.利用它可以省力
C.利用它可以省距離
D.利用它可以改變力的方向
能力提升全練
D
解析　旗桿頂部滑輪的軸固定不動(dòng),是一個(gè)定滑輪,定滑輪不
可以省力也不可以省距離,但可以改變力的方向。
9.(新課標(biāo)·科學(xué)論證)(2024上海閔行期中,26,★★☆)使用一
個(gè)滑輪勻速提起重物時(shí),下列關(guān)于繩子所受的拉力F與物體
重力G的關(guān)系判斷中,可能成立的是 (　　)
①F=1.2G　　　　　　②F=0.8G
③F=0.4G　　　　　　④F=0.2G
A.①②　　　　　 B.①②③
C.②③④　　　　　 D.①②③④
A
解析　使用一個(gè)滑輪勻速提起重物時(shí),該滑輪可能是定滑輪,
也可能是動(dòng)滑輪。若該滑輪是定滑輪,使用定滑輪提升物體
時(shí)不省力,由于存在繩重和摩擦,則拉力F>G,所以①可能成
立。若該滑輪是動(dòng)滑輪,在不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦?xí)r,拉力
最小為F=0.5G;若考慮滑輪重、繩重和摩擦,則繩端拉力F >
0.5G,所以②可能成立,③④不可能成立。
10.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(2023河南浚縣三模,3,★★☆)如圖所
示,這是一種利用滾軸和繩子組裝的特殊提升裝置,該提升裝
置相當(dāng)于　　　 (填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱)模型;若某同學(xué)所用的
拉力為520 N,不計(jì)摩擦和裝置的自重,則物體的質(zhì)量為
　 　kg。(g取10 N/kg)
滑輪組
260
解析　提升物體時(shí),上方滾軸的軸固定不動(dòng),相當(dāng)于定滑輪;
下方滾軸和物體一起移動(dòng),相當(dāng)于動(dòng)滑輪,所以該裝置可看成
是由定滑輪和動(dòng)滑輪組成的滑輪組;不計(jì)摩擦和裝置的自重,
由題圖可知,承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=5,物體受到的重力G=5F=
5×520 N=2 600 N,物體的質(zhì)量m= = =260 kg。
11.(2024河南新野期末,16,★★☆)重為500 N的小剛同學(xué)站
在地面上想用輕質(zhì)滑輪提起重為1 200 N的物體,請(qǐng)你幫小剛
在圖中選好滑輪組并畫出正確的繞繩方法。


答案　如圖所示
解析　小剛同學(xué)站在地面上利用滑輪組來(lái)提升物體,小剛同
學(xué)對(duì)繩子的拉力應(yīng)沿繩子向下,又因?yàn)樾偼瑢W(xué)重500 N,能
對(duì)繩子提供的最大拉力為500 N。要提升重為1 200 N的物
體,若忽略繩重、滑輪重和摩擦,n= = =2.4,故滑輪組
繩子的有效股數(shù)至少為3。a、b、c
三個(gè)滑輪組滿足至少3股繩子承擔(dān)物
重的繞繩方式如解析圖所示,故使用c
滑輪組可以滿足要求。
12.(新中考·分析論證)(2024湖北孝昌期末,35改編,★★☆)小
夢(mèng)同學(xué)用如圖所示的裝置研究“定滑輪和動(dòng)滑輪的特點(diǎn)”。
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 甲 乙 丙
鉤碼重力G/N 2 2 2
鉤碼升高的高度h/m 0.2 0.2 0.2
拉力F/N 2 2.1 1.1
繩子自由端移動(dòng)的距離s/m 0.2 0.2 0.4
拉力方向 向上 向下 向上
(1)實(shí)驗(yàn)中需要用到的測(cè)量工具是彈簧測(cè)力計(jì)和　　　　 ;
(2)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向　　 拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使鉤碼上升;
(3)比較甲和乙兩次實(shí)驗(yàn)可知:使用定滑輪的好處是　　　
;
(4)由杠桿平衡條件分析,使用動(dòng)滑輪提升物體所用的力是直
接提升物體所用力的一半,但分析甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)卻不
符合這樣的關(guān)系,造成這種現(xiàn)象的主要原因是　　 　　
。
刻度尺
勻速
可以改變力的方向
實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到
摩擦力和動(dòng)滑輪自重的影響
解析　(1)實(shí)驗(yàn)中要測(cè)量鉤碼上升的高度與繩子自由端移動(dòng)的距離,因此還需要的測(cè)量工具是刻度尺。(2)由二力平衡的條件可知,當(dāng)鉤碼勻速上升時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)與拉力大小相等,因此實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。(3)甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)中,繩子自由端移動(dòng)的距離等于鉤碼上升的高度,由表格數(shù)據(jù)可得使用定滑輪時(shí)不省力,但拉力的方向發(fā)生了變化,說(shuō)明定滑輪可以改變力的方向。
(4)由表格中數(shù)據(jù)可知,丙中的拉力大小大于甲中拉力的一半,實(shí)驗(yàn)
數(shù)據(jù)不符合杠桿的平衡條件,造成這種現(xiàn)象的主要原因是動(dòng)滑輪的重力以及繩子與滑輪間的摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)造成了影響。
13.(新中考·分析論證)(2022內(nèi)蒙古赤峰中考,19,★★☆)小李
同學(xué)在利用如圖所示裝置研究動(dòng)滑輪特點(diǎn)時(shí),猜想:如果忽略
繩重與摩擦,繩端拉力F可能與被提升木塊所受的重力、木
塊上升的高度、動(dòng)滑輪所受的重力、動(dòng)滑輪的直徑這些因
素有關(guān)。
(1)若小李探究繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑的關(guān)系,請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)步
驟補(bǔ)充完整。
步驟一:按圖安裝動(dòng)滑輪。
步驟二:勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使木塊升高,讀出拉力F的值并
記錄。
步驟三:換用　　　 　 的動(dòng)滑輪,使同一木塊勻速上升相同的高度,讀出拉力F的值并記錄。
步驟四:重復(fù)步驟三,多做幾次實(shí)驗(yàn)。
所受重力相同、直徑不同
(2)步驟四的目的是　　 　　 。
(3)若小李五次實(shí)驗(yàn)測(cè)得F分別為1.8 N、1.8 N、1.8 N、1.8 N、1.8 N,則初步得到的結(jié)論是在其他因素相同時(shí),　　　
。
避免偶然性,得到普遍規(guī)律
繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑無(wú)關(guān)
解析　(1)探究繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑的關(guān)系,需要控制動(dòng)
滑輪的重力相同,換用不同直徑的動(dòng)滑輪進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)多次
進(jìn)行實(shí)驗(yàn),是為了避免偶然性,得到普遍規(guī)律。(3)動(dòng)滑輪直
徑改變,拉力F大小不變,初步得到結(jié)論:在其他因素相同時(shí),
繩端拉力F與動(dòng)滑輪直徑無(wú)關(guān)。
14.(2023湖南長(zhǎng)沙中考,23改編,★★☆)如圖,小明用一個(gè)動(dòng)滑輪和幾個(gè)相同的杠鈴片自制了一個(gè)健身器,已知?jiǎng)踊喌馁|(zhì)量為5 kg,每個(gè)杠鈴片的質(zhì)量為10 kg。不計(jì)繩重和摩擦,g取
10 N/kg,小明通過(guò)握桿豎直向上勻速拉動(dòng)繩子提升杠鈴片
的過(guò)程中,求:
(1)杠鈴片在0.5 s內(nèi)上升0.2 m,杠鈴片的速度;
(2)若動(dòng)滑輪下掛著兩個(gè)杠鈴片,握桿對(duì)繩子拉力的大小;
(3)若動(dòng)滑輪下掛著四個(gè)杠鈴片,杠鈴片上升了0.1 m,在此過(guò)
程中握桿對(duì)繩子的拉力做的功。
解析　(1)杠鈴片上升的速度v= = =0.4 m/s;(2)每個(gè)杠鈴
片的重力G=mg=10 kg×10 N/kg=100 N,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=m動(dòng)
g=5 kg×10 N/kg=50 N,不計(jì)繩重和摩擦,當(dāng)動(dòng)滑輪下掛兩個(gè)
杠鈴片時(shí),握桿對(duì)繩子的拉力F= (2G+G動(dòng))= ×(2×100 N+
50 N)=125 N;(3)不計(jì)繩重和摩擦,動(dòng)滑輪下掛著四個(gè)杠鈴片,杠
鈴片上升了0.1 m,在此過(guò)程中握桿對(duì)繩子的拉力做的功W=
(4G+G動(dòng))×2h=4Gh+G動(dòng)h=4×100 N×0.1 m+50 N×0.1 m=45 J。
15.(新中考·逆向思維)(2024安徽太湖期末)如圖所示,物體重
G=200 N,滑輪重G'=20 N,要使物體勻速上升1 m,不計(jì)摩擦,
則 (　　)
A.F=420 N,滑輪向上移動(dòng)0.5 m
B.F=420 N,滑輪向上移動(dòng)2 m
C.F=110 N,滑輪向上移動(dòng)0.5 m
D.F=110 N,滑輪向上移動(dòng)2 m
素養(yǎng)探究全練
A
解析　由題意可知,物體勻速上升說(shuō)明整個(gè)裝置處于平衡狀
態(tài)。對(duì)動(dòng)滑輪進(jìn)行受力分析,動(dòng)滑輪受到向上的拉力F、兩
股繩子對(duì)其向下的拉力以及自身豎直向下的重力G' ,對(duì)物體
進(jìn)行受力分析,物體受到繩子豎直向上的拉力和自身的重力,
則F拉=G,故F=G'+2F拉=G'+2G=20 N+2×200 N=420 N;滑輪移
動(dòng)的距離s= h= ×1 m=0.5 m。
16.(新中考·分析論證)(2024北京通州期末)在動(dòng)滑輪使用特
點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中,曉松探究了繩子自由端拉力F與物重G的關(guān)系
(物體始終處于靜止?fàn)顟B(tài)),測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如表所示。
G/N 1 2 3 4 5 6
F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3
(1)分析數(shù)據(jù)可以得到拉力F與物重G的關(guān)系式F=　　　 ;
(2)當(dāng)物體重力為6 N,曉松勻速提升物體時(shí)發(fā)現(xiàn)自由端的拉
力變?yōu)?.5 N,請(qǐng)你幫他分析一下拉力變大的原因:　　　
。
0.5G+0.3 N
繩子與滑輪、滑輪與軸之間存在摩擦
解析　(1)由表中數(shù)據(jù)可知,重力G每增大1 N,繩子自由端的
拉力F增大0.5 N,所以F與G成正比,設(shè)F與G的關(guān)系表達(dá)式為
F=kG+b;當(dāng)G=1 N時(shí),F=0.8 N,則0.8 N=k×1 N+b①;當(dāng)G=2 N時(shí),
F=1.3 N,則1.3 N=k×2 N+b②;聯(lián)立①②兩式,解得k=0.5,b=
0.3 N。所以拉力F與物體所受重力G的關(guān)系式為F=0.5G+0.3 N。
(2)當(dāng)物體重力為6 N時(shí),由表格數(shù)據(jù)知物體靜止不動(dòng)時(shí)拉力
F=3.3 N,當(dāng)勻速提升時(shí)由于繩子與滑輪、滑輪與軸之間存在
摩擦,所以繩子自由端的拉力變大。(共22張PPT)
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械
第4節(jié)　機(jī)械效率
第１課時(shí)　機(jī)械效率
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練
知識(shí)點(diǎn)1　有用功和額外功
1.(新獨(dú)家原創(chuàng))周末,小馬同學(xué)將裝有飲用水的水桶由水站
扛回到三樓家中,關(guān)于小馬所做的功,下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.對(duì)飲用水所做的功是有用功
B.對(duì)飲用水所做的功是額外功
C.對(duì)水桶所做的功是有用功
D.克服自身重力所做的功是總功
A
解析　小馬同學(xué)將裝有飲用水的水桶由水站扛回到三樓家
中,對(duì)飲用水所做的功是有用功;對(duì)水桶做的功和克服自身重
力所做的功是額外功,有用功與額外功的總和為總功。
2.如圖,斜面長(zhǎng)s=60 cm,高h(yuǎn)=20 cm。用彈簧測(cè)力計(jì)拉著重為
6 N的物體從斜面底端沿斜面向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)至頂端,
彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.5 N。在此過(guò)程中,拉力做的有用功是
　　　　 J,總功為　　　　 J,額外功為　　　　 J,物
體受到的支持力做功為　　　　 J。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
可以得出:使用斜面　　　　 (選填“能”或“不能”)省
功。
1.2
1.5
0.3
0
不能
解析　拉力做的有用功W有用=Gh=6 N×0.2 m=1.2 J;做的總功
W總=Fs=2.5 N×0.6 m=1.5 J;做的額外功W額外=W總-W有用=1.5 J-
1.2 J=0.3 J。物體受到的支持力的方向垂直斜面向上,物體在
這個(gè)方向上沒(méi)有移動(dòng)距離,故支持力沒(méi)有做功。由分析數(shù)據(jù)
可知,使用任何機(jī)械都不能省功。
知識(shí)點(diǎn)2　機(jī)械效率
3.(2024廣東徐聞期末)下列關(guān)于機(jī)械效率的說(shuō)法正確的是
(　　)
A.越省力的機(jī)械,機(jī)械效率越高
B.做功越快的機(jī)械,機(jī)械效率越高
C.做有用功越多的機(jī)械,機(jī)械效率越高
D.有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高
D
解析　物理學(xué)中,將有用功跟總功的比值叫作機(jī)械效率,因此
有用功與總功的比值越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高。故選D。
4.(教材習(xí)題變式)(2024湖北武漢硚口期末)用一個(gè)動(dòng)滑輪在5 s
內(nèi)將一重為300 N的物體勻速向上提起3 m,拉力為200 N。
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　)
A.拉力的功率為120 W
B.動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為75%
C.拉力做的有用功為900 J
D.繩端移動(dòng)的距離為6 m
A
解析　由題意可知,使用動(dòng)滑輪提升物體時(shí),繩端移動(dòng)的距離
s=2h=2×3 m=6 m,拉力做的總功W總=Fs=200 N×6 m=1 200 J,
拉力的功率P= = =240 W,有用功W有用=Gh=300 N×
3 m=900 J,則動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η= = =75%,故A錯(cuò)誤,
符合題意。
5.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)起重機(jī)在我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)中發(fā)
揮了重要的作用。如圖a所示是一臺(tái)正在建筑工地作業(yè)的起
重機(jī),起重機(jī)吊臂上的滑輪組(如圖b所示)將質(zhì)量為4.5×104 kg的重物豎直勻速提高20 m,拉力F的大小為3×105 N,所用時(shí)間
為5 min,g取10 N/kg。求:
(1)拉力F所做的功;
(2)拉力F做功的功率;
(3)在此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率。
解析　(1)由題圖b可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,繩子自由端移動(dòng)的距離為s=nh=3×20 m=60 m,拉力F所做的功為W總=Fs=
3×105 N×60 m=1.8×107 J;(2)拉力F做功的功率P= =
=6×104 W;(3)拉力做的有用功為W有用=Gh=mgh=4.5×
104 kg×10 N/kg×20 m=9×106 J,在此過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效
率η= = =50%。
能力提升全練
6.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024河南中考,11,★☆☆)如圖,甲、乙
兩人用不同的裝置,在相同時(shí)間內(nèi)把質(zhì)量相等的貨物勻速提
升到同一平臺(tái),不計(jì)繩重及滑輪的摩擦。下列說(shuō)法正確的是
(　　)
A.甲做的有用功多
B.乙做的總功多
C.甲做總功的功率大
D.乙所用裝置的機(jī)械效率小
C
解析　把質(zhì)量相等的貨物提升到同一平臺(tái),由W有=Gh=mgh可
知,兩個(gè)裝置做的有用功相同,A錯(cuò)誤;由于不計(jì)繩重及滑輪的
摩擦,甲克服動(dòng)滑輪的重力做額外功,乙不做額外功,由W總=
W有+W額可知,甲做的總功多,B錯(cuò)誤;做功時(shí)間相同,由P= 可
知,甲做總功的功率大,C正確;由η= 可知,乙所用裝置的機(jī)
械效率大,D錯(cuò)誤。
7.(2023遼寧營(yíng)口中考,12,★★☆)(多選)如圖所示,重100 N的
物體A在F=10 N的拉力作用下,3 s 內(nèi)沿水平地面勻速直線運(yùn)
動(dòng)了1.5 m,不計(jì)繩和滑輪自重,滑輪組的機(jī)械效率為90%。下
列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.繩自由端移動(dòng)的速度為1 m/s
B.在此過(guò)程中所做的額外功為15 J
C.物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力為18 N
D.拉力F增大時(shí),物體A受到地面的摩擦力一定變大
AC
解析　由題圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,繩自由端移
動(dòng)的速度為v= = = = =1 m/s,故A正確;拉力做
的總功W總=Fs=10 N×3 m=30 J;在此過(guò)程中所做的額外功為
W額=W總(1-η)=30 J×(1-90%)=3 J,故B錯(cuò)誤;有用功為W有=W總η=
30 J×90%=27 J,則物體與地面間摩擦力f= = =18 N,故
C正確;由于地面的粗糙程度不變,且物體A對(duì)地面的壓力大
小不變,故當(dāng)拉力F增大時(shí),物體A受到地面的摩擦力大小不
會(huì)變,故D錯(cuò)誤。
8.(2023安徽合肥包河一模,7,★☆☆)利用如圖所示的輕質(zhì)杠
桿提升鉤碼,已知鉤碼總重G為1.0 N,利用彈簧測(cè)力計(jì)將杠桿
緩慢拉至圖中虛線位置,鉤碼上升高度為0.1 m,彈簧測(cè)力計(jì)
豎著向上移動(dòng)的距離為0.5 m,在此過(guò)程中,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)
如圖所示。則在上述過(guò)程中,該杠桿的機(jī)械效率為　　　 。
　40%
解析　由圖可知,彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)為0.5 N,有用功W有=Gh=1 N×0.1 m=0.1 J,總功為W總=Fs=0.5 N× 0.5 m=0.25 J,則機(jī)械效率
為η= = =40%。
9.(2024河南新野期末,21,★★☆)在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中,政府為
某村購(gòu)置一批健身器材。如圖所示,工人在搬運(yùn)裝有健身器
材的箱子時(shí),使用長(zhǎng)木板制作了一個(gè)長(zhǎng)為3 m的斜面,沿斜面
將質(zhì)量為100 kg的箱子勻速推到0.9 m高的車廂內(nèi),整個(gè)過(guò)程
用時(shí)6 s,推力F始終為400 N,方向與箱子運(yùn)動(dòng)方向保持一致,
g取10 N/kg。求:
(1)斜面的機(jī)械效率;
(2)箱子在斜面上受到的摩擦力的大小;
(3)工人做功的功率。
解析　(1)整個(gè)過(guò)程中推力做的有用功為W有=Gh=mgh=100 kg×10 N/kg×0.9 m=900 J,工人所做的總功W總=Fs=400 N×3 m=
1 200 J,則斜面的機(jī)械效率為η= = =75%;(2)利用斜面
推動(dòng)箱子的過(guò)程中,所做的額外功為W額=W總-W有=1 200 J-900 J=300 J,則摩擦力的大小為f= = =100 N;(3)工人做功的
功率P= = =200 W。
方法總結(jié)　計(jì)算物體與斜面間摩擦力的方法
第1步:計(jì)算有用功W有=Gh;第2步:計(jì)算總功W總=Fs;第3步:計(jì)
算額外功W額=W總-W有;第4步:計(jì)算摩擦力f = 。
素養(yǎng)探究全練
10.(新課標(biāo)·科學(xué)論證)如圖所示,關(guān)于機(jī)械是否省力、省功以
及機(jī)械效率的辯論,你支持哪一方的說(shuō)法 不支持另外一方
的原因是什么
解析　由功的原理可知,使用任何機(jī)械都會(huì)不可避免地做一
些額外功,所以使用機(jī)械時(shí)不能省功,使用機(jī)械時(shí)的機(jī)械效率
比直接做功時(shí)的機(jī)械效率低,因此支持乙的說(shuō)法。(共47張PPT)
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械復(fù)習(xí)
1.(2024黑龍江牡丹江中考)下列工具屬于費(fèi)力杠桿的是
(　　)
一、選擇題(每小題4分,共32分)
A
解析　在使用鑷子時(shí),動(dòng)力臂比阻力臂短,因此鑷子屬于費(fèi)力
杠桿;在使用瓶起子、核桃?jiàn)A時(shí),動(dòng)力臂比阻力臂長(zhǎng),因此瓶
起子、核桃?jiàn)A屬于省力杠桿;在使用天平時(shí),動(dòng)力臂等于阻力
臂,因此天平屬于等臂杠桿。故選A。
2.(2023湖南常德中考)如圖所示小明組裝了甲、乙兩種滑
輪,用來(lái)提升同一物體,G物=200 N(不計(jì)繩重、輪重和摩擦),
要使物體豎直勻速提升2 m。下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.F甲=200 N,并向上移動(dòng)4 m
B.F甲=100 N,并向上移動(dòng)2 m
C.F乙=200 N,并向上移動(dòng)1 m
D.F乙=400 N,并向上移動(dòng)1 m
D
解析　圖甲是動(dòng)滑輪,不能改變力的方向,但是可以省一半的
力,所以F甲= G物= ×200 N=100 N,拉力端移動(dòng)的距離為s=2h
=2×2 m=4 m,故A、B錯(cuò)誤;圖乙是動(dòng)滑輪,G物= F乙=200 N,所
以F乙=400 N,拉力端移動(dòng)的距離為s'= h= ×2 m=1 m,故C錯(cuò)
誤,D正確。
3.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(新獨(dú)家原創(chuàng))如圖所示為運(yùn)動(dòng)員在激流
回旋比賽時(shí)的情景,她一手緊握船槳的末端,另一手用力劃
槳,此時(shí)的船槳可看成一個(gè)杠桿,下列各圖能正確表示其原理
的是 (　　)
A
解析　由題圖可知,運(yùn)動(dòng)員在比賽時(shí),船槳繞槳柄末端轉(zhuǎn)動(dòng),
因此槳柄的末端為支點(diǎn)O,位于下面的手給槳的力與水對(duì)槳
的力方向相反,船前進(jìn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員給船槳的力的方向與前進(jìn)方
向相反,故A符合題意。
4.(2024四川仁壽期末)如圖所示,在忽略杠桿自重、滑輪自重
以及摩擦的情況下,當(dāng)提升同一重物時(shí),下列簡(jiǎn)單機(jī)械最省力
的是 (　　)
A
解析　圖A中,使用杠桿提升重物時(shí),動(dòng)力臂是阻力臂的5倍,
由杠桿的平衡條件可知,拉力F1= G;圖B中,使用動(dòng)滑輪提升
重物時(shí),可以省一半力,故拉力F2= G;圖C中,使用斜面提升重
物時(shí),假設(shè)斜面的高度為h,斜面的長(zhǎng)為s,則 =sin 30= ,由F3s
=Gh可知,F3= G= G;圖D中,使用滑輪組提升重物時(shí),滑輪組
繩子的有效股數(shù)n=3,所以拉力F4= G,綜上所述,A符合題意。
5.(新課標(biāo)·科學(xué)論證)(2024河北承德期末)在“測(cè)量滑輪組的
機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中,小麗用同一滑輪組提升不同的物體,如圖
甲、乙、丙所示,每個(gè)鉤碼的重力相同,三次實(shí)驗(yàn)中彈簧測(cè)力
計(jì)所用的拉力分別為F1、F2、F3,甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)中滑
輪組的機(jī)械效率分別為η1、η2、η3。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.實(shí)驗(yàn)中需要豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)
B.實(shí)驗(yàn)需要的測(cè)量工具有彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺
C.F1D.η1>η2>η3
D
解析　由二力平衡的條件可知,只有豎直勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力
計(jì)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)才和繩子的拉力相等,故A正確;根據(jù)
η= = 可知,需要測(cè)量鉤碼的重力、繩子自由端的拉
力、鉤碼升高的高度、繩子自由端移動(dòng)的距離,因此需要的
測(cè)量工具有彈簧測(cè)力計(jì)和刻度尺,故B正確;滑輪組繩子的有
效股數(shù)以及動(dòng)滑輪的重力相同時(shí),鉤碼越重,拉力越大,因?yàn)?br/>G1時(shí),鉤碼的重力越大,滑輪組的機(jī)械效率越高,因?yàn)镚1所以η1<η2<η3,故D錯(cuò)誤。
6.(2023遼寧大連西崗模擬)如圖所示,作用在鐵棒的一端且
始終與鐵棒垂直的力F,將鐵棒繞著O點(diǎn),逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)30°
至水平位置。在此過(guò)程中,F的大小與鐵棒重力G的力臂l的
關(guān)系圖像可能是 (　　)
D
解析　根據(jù)杠桿平衡條件可得F×l1=G×l,將鐵棒逆時(shí)針緩慢
轉(zhuǎn)動(dòng)30°至水平位置的過(guò)程中,動(dòng)力臂l1不變,但是阻力臂l在
不斷地增大,F= l,F與l成正比關(guān)系。
7.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024山東淄博期末)如圖所示的光滑斜
面,AB>AC,沿斜面AB和AC分別將同一重物從斜面的底部拉
到頂部,所需拉力分別為F1和F2,所做的功分別為W1和W2,則
(　　)
A.F1C.F1>F2,W1>W2　　　　　 D.F1>F2,W1=W2
A
解析　使用光滑斜面提升物體時(shí)滿足Gh=Fs,因此將同一物
體提升至同一高度時(shí),斜面越長(zhǎng)越省力,由AB>AC可知,F1由W=Gh可知,克服物體重力所做的功相等,又因?yàn)镕s=Gh,所
以拉力所做的功相等,即W1=W2。故A符合題意。
8.(2023北京中考)用如圖所示的裝置提升重為800 N的物體A,
動(dòng)滑輪重為200 N。在卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F作用下,物體A
在10 s內(nèi)豎直勻速上升了2 m。在此過(guò)程中,不計(jì)繩重和摩擦,
下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.物體A上升的速度為0.4 m/s
B.滑輪組的有用功為2 000 J
C.拉力F的功率為100 W
D.滑輪組的機(jī)械效率為80%
D
解析　物體A上升的速度為v= = =0.2 m/s,故A錯(cuò)誤;拉力
做的有用功W有用=Gh=800 N×2 m=1 600 J,故B錯(cuò)誤;由圖知,
n=2,不計(jì)繩重和摩擦,拉力F= (G+G動(dòng))= ×(800 N+200 N)=
500 N;拉力端移動(dòng)的距離s=2h=2×2 m=4 m,拉力做的總功W總=
Fs=500 N×4 m=2 000 J;拉力做功的功率P= = =200 W,故C錯(cuò)誤;滑輪組提升物體A的機(jī)械效率η= = =80%,故D正確。
二、填空題(每空3分,共27分)
9.(2024安徽中考)如圖甲所示,用核桃鉗夾核桃時(shí),用力握緊
手柄即可夾碎核桃。將上部的手柄ABC簡(jiǎn)化為如圖乙所示
的杠桿,若F1=20 N,l1=10 cm,l2=4 cm,忽略杠桿自身的重力,則
F2的大小為　　　　 N。
50
解析　由杠桿平衡的條件F1l1=F2l2可知,F2= = =
50 N。
10.(2023遼寧沈陽(yáng)于洪期末節(jié)選)如圖所示,物體A、B的質(zhì)量
分別為1 kg和0.4 kg,在物體A、B下面分別掛上完全相同的
鉤碼C和D,此時(shí)整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),不計(jì)摩擦、繩重和
滑輪重,則鉤碼D的質(zhì)量為　　　　 kg。　
0.2
解析　由圖可知左邊的滑輪是動(dòng)滑輪,右邊的滑輪是定滑輪,
則GB+GD= (GA+GC),即mBg+mDg= (mAg+mCg),代入數(shù)據(jù),解得
mD=0.2 kg。
11.(跨數(shù)學(xué)·柱狀圖)(2024山東鄒城期末)如圖甲所示,A、B是
兩個(gè)完全相同的物體,琴琴同學(xué)分別將A、B兩物體由斜面
底部拉到斜面頂端,對(duì)兩物體做功的情況如圖乙所示,則琴琴
對(duì)物體A所做的有用功是　　　　 J,機(jī)械效率較高的是拉
物體　　　　 (選填“A”或“B”)所用的斜面。
2
B
解析　由圖乙可知,琴琴對(duì)物體A所做的有用功WA=W總-W額外=
3 J-1 J=2 J。由圖甲可知,使用兩個(gè)斜面將A、B兩個(gè)完全相
同的物體提升的高度一樣,故所做的有用功相等,即WB=WA=
2 J;由圖乙可知,提升物體A時(shí)所做的總功大,根據(jù)η= 可知,
機(jī)械效率較高的是拉物體B所用的斜面。
12.(2024云南楚雄一模)用如圖甲所示的滑輪組提升重為500 N
的物體,已知拉力F為200 N,不計(jì)繩重和摩擦,物體和繩子
自由端的運(yùn)動(dòng)情況如圖乙所示,反映繩子自由端運(yùn)動(dòng)的圖線
是　　　　 (選填“A”或“B”),動(dòng)滑輪重為　　　　 N。
A
100
解析　由圖甲可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,則繩子自由
端移動(dòng)的距離s與物體上升的高度h滿足s=3h,因此反映繩子
自由端運(yùn)動(dòng)的圖線是A;不計(jì)繩重和摩擦?xí)r,由F= (G+G動(dòng))可
得,動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=3F-G=3×200 N-500 N=100 N。
13.(2024河北正定期末)如圖所示,用滑輪組拉動(dòng)汽車時(shí),滑輪
A的作用是　　 　　 ;汽車被勻速拉動(dòng)時(shí),作用在繩子上的
拉力F為1 000 N,滑輪組的機(jī)械效率為80%,則汽車受到的摩
擦力為　　　　 N。寫出一條可以提高滑輪組機(jī)械效率
的措施:　　　　 。
改變力的方向
2 400
減小滑輪與繩子間的摩擦(答案合理即可)
解析　使用滑輪組拉動(dòng)汽車時(shí)滑輪A的位置不發(fā)生改變,所
以滑輪A是定滑輪,可以改變力的方向。汽車被勻速拉動(dòng)時(shí)
處于平衡狀態(tài),所受的牽引力與摩擦力是一對(duì)平衡力,兩個(gè)力
大小相等。滑輪組繩子的有效股數(shù)n=3,則滑輪組的機(jī)械效
率η= = = ,汽車受到的摩擦力為f=nFη=3×1 000 N×
80%=2 400 N;減小滑輪與繩子間的摩擦可以提高機(jī)械效率
(答案合理即可)。
三、作圖題(每小題4分,共8分)
14.(2024湖南長(zhǎng)沙中考)為撬起大石頭,小明以O(shè)為支點(diǎn)架好
撬棒,如圖所示。他在A點(diǎn)用最小的力撬起大石頭,請(qǐng)畫出這
個(gè)力的示意圖。
答案　如圖所示

解析　根據(jù)杠桿的平衡條件可知,在阻力、阻力臂一定時(shí),動(dòng)
力臂越大,動(dòng)力越小。當(dāng)OA為動(dòng)力臂時(shí)動(dòng)力臂最大,動(dòng)力最
小,則過(guò)A點(diǎn)作垂直于撬棒向下的力F。
15.(2023廣東茂名期中)用滑輪組提升重物,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出拉
力F= G的繩子的繞法。(不計(jì)動(dòng)滑輪重、繩重和摩擦)
解析　根據(jù)題意,此滑輪組由三段繩子承擔(dān)物重,所以繩子要
從動(dòng)滑輪繞起。
答案　如圖所示
四、實(shí)驗(yàn)探究題(16題8分,17題10分,共18分)
16.(2024河南唐河期末)在探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中:
(1)將裝置放在水平桌面上,靜止時(shí)如圖甲所示。為了使杠桿
在水平位置平衡,應(yīng)將螺母向　　　　 (選填“左”或
“右”)調(diào)節(jié)。
右
(2)實(shí)驗(yàn)中,在杠桿兩側(cè)掛上不同數(shù)量的鉤碼,第1、2次杠桿
平衡時(shí)的數(shù)據(jù)已填入表中,圖乙是第3次杠桿平衡時(shí)的情景,
此次實(shí)驗(yàn)中杠桿右側(cè)的阻力和阻力臂的數(shù)據(jù)①為　　　 ,
②為　　　　 。
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 動(dòng)力F1/N 動(dòng)力臂l1/m 阻力F2/N 阻力臂l2/m
1 2.5 0.2 2 0.25
2 2 0.15 1.5 0.2
3 1.5 0.1 ① ②
1
0.15
(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可歸納出杠桿的平衡條件:　　　
。
(4)某小組對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程交流、討論后,按圖丙所示又進(jìn)行了實(shí)
驗(yàn)。老師肯定了他們的做法,并指出,用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉可使
結(jié)論更具普遍性,因?yàn)檫@樣做改變了　　　　 。在測(cè)量拉
力F的力臂時(shí),小組內(nèi)有不同的意見(jiàn),你認(rèn)為拉力F的力臂應(yīng)
為　　　　 (選填“OA”“OB”或“AB”)。
動(dòng)力×動(dòng)力臂=
阻力×阻力臂(或F1l1=F2l2)
力臂的長(zhǎng)度
OB
解析　(1)杠桿的右端上翹,應(yīng)將平衡螺母向右端調(diào)節(jié);(2)由
第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)合圖乙知道,每個(gè)鉤碼的重力為0.5 N,所
以,第3次的阻力應(yīng)是1 N;杠桿上每格長(zhǎng)度為0.05 m,第3次的
阻力臂應(yīng)是0.15 m;(3)由表格中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道,三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
都滿足動(dòng)力與動(dòng)力臂的乘積等于阻力與阻力臂的乘積,即杠
桿的平衡條件是動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂;(4)由圖丙知道,
用彈簧測(cè)力計(jì)斜拉改變了拉力的方向,同時(shí)改變了力臂的長(zhǎng)
度,由此得出的結(jié)論更具普遍性;因?yàn)榱Ρ凼菑闹c(diǎn)到力的作
用線的距離,由圖丙知道,拉力的力臂應(yīng)為OB。
17.(新中考·分析論證)(2023湖南懷化中考)提高機(jī)械效率能
夠充分發(fā)揮機(jī)械設(shè)備的作用,一組同學(xué)在“測(cè)量滑輪組的機(jī)
械效率”實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如表所示。
次數(shù) 物體的重力G/N 提升的高度h/m 拉力F/N 繩端移動(dòng)的距離s/m 機(jī)械效率η
1 2 0.1 1 0.3 66.7%
2 3 0.1 1.4 0.3 71.4%
3 4 0.1 1.8 0.3
4 4 0.2 1.8 0.6 74.1%
(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量豎直向上　　　　 (選填“勻速”或“加
速”)拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)。
(2)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)的有用功　　　　 J,機(jī)械效率是　
　　 (結(jié)果精確到0.1%)。
(3)分析比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以判定,使用同一個(gè)滑
輪組提升物體時(shí),被提升的物體越重,滑輪組的機(jī)械效率　
　　 (選填“越高”“越低”或“不變”);分析比較第3、
4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得,機(jī)械效率與物體上升的高度　　　　
(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。
勻速
0.4
74.1%
越高
無(wú)關(guān)
解析　(1)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)沿豎直方向向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì),使
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)等于繩端拉力大小。
(2)由表格中數(shù)據(jù)可知,第3組實(shí)驗(yàn)的有用功W有用=Gh=4 N×
0.1 m=0.4 J,總功為W總=Fs=1.8 N×0.3 m=0.54 J,機(jī)械效率η=
= ≈74.1%。
(3)分析比較第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,使用同一個(gè)滑輪組
提升物體,被提升的物體越重,有用功在總功中所占的比例越
大,滑輪組的機(jī)械效率就越高;分析比較第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可
知,同一滑輪組,在物重相同時(shí),物體上升的高度不同,機(jī)械效
率相同,說(shuō)明機(jī)械效率與物體上升的高度無(wú)關(guān)。
五、計(jì)算題(18題6分,19題9分,共15分)
18.(2023北京通州期末)如圖所示,將質(zhì)量為6 kg、體積為10-3 m3的合金塊,用細(xì)線掛在輕質(zhì)杠桿A點(diǎn)處,在B點(diǎn)施加與杠桿垂直的力F1時(shí),杠桿在水平位置平衡,其中OB=3OA,g取10 N/kg。求:
(1)合金塊的密度;
(2)合金塊的重力;
(3)拉力F1的大小
解析　(1)合金塊的密度為ρ= = =6×103 kg/m3;(2)合金
塊的重力為G=mg=6 kg×10 N/kg=60 N;(3)已知OB=3OA,G=
60 N,根據(jù)杠桿的平衡條件可得F1×OB=G×OA,則拉力F1=
=60 N× =20 N。
19.(2023河北石家莊橋西期末)如圖甲所示的裝置,空吊籃A
的重力為30 N,繩子B(與A相連)和C能承受的最大拉力分別
為300 N和200 N。質(zhì)量為50 kg的小明將A提升到高處,A上
升的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示,施加的拉力F隨時(shí)
間t變化的關(guān)系如圖丙所示。忽略繩重及摩擦,g=10 N/kg,求:
(1)動(dòng)滑輪的重力;
(2)1~2 s內(nèi)拉力F的功率;
(3)提升不同重物,此裝置的最大機(jī)械效率η。
解析　(1)由圖甲知,n=2,以動(dòng)滑輪與空吊籃為整體進(jìn)行受力
分析,由圖乙、丙可知繩子拉力F=25 N時(shí),動(dòng)滑輪與空吊籃受力平衡,2F=GA+G動(dòng);則動(dòng)滑輪的重力G動(dòng)=2F-GA=2×25 N-30 N=
20 N。(2)由圖乙可知,1~2 s內(nèi)A上升的速度vA=2 m/s,則繩
子自由端移動(dòng)速度為v=2vA=2×2 m/s=4 m/s;1~2 s內(nèi)繩子的拉
力為F=25 N,由P= = =Fv得1~2 s內(nèi)拉力F的功率為P=Fv=
25 N×4 m/s=100 W。(3)當(dāng)勻速運(yùn)載貨物時(shí),2FC=FB+G動(dòng);當(dāng)
C繩最大拉力為200 N時(shí),B繩拉力為380 N,當(dāng)B繩最大拉力為
300 N時(shí),C繩拉力為160 N,380 N>300 N且小明的重力G人=m人g=50 kg×10 N/kg=500 N>160 N,所以要以B繩最大拉力為準(zhǔn),則C繩的最大拉力為FC大=160 N;對(duì)載貨吊籃受力分析得FB=GA+G物,代入已知數(shù)據(jù)解得G物=FB-GA=300 N-30 N=270 N,即此裝置最多能勻速運(yùn)載貨物的重力為270 N,由η= = = 可得,此
裝置提升重物的最大機(jī)械效率為η= = =84.375%。(共24張PPT)
第1節(jié)　杠桿
第2節(jié)　跨學(xué)科實(shí)踐:制作簡(jiǎn)易桿秤
第１課時(shí)　杠桿及杠桿的平衡條件
第十二章　簡(jiǎn)單機(jī)械
基礎(chǔ)過(guò)關(guān)全練
知識(shí)點(diǎn)1　杠桿
1.關(guān)于杠桿,下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.杠桿一定是一根直的硬棒
B.杠桿的支點(diǎn)一定在杠桿上,且在杠桿的中間位置
C.作用在杠桿上的動(dòng)力一定與杠桿的阻力方向相反
D.力臂可能在杠桿上也可能不在杠桿上
D
解析　杠桿可以是直的,也可以是彎的,但必須是堅(jiān)實(shí)物體,
故A錯(cuò)誤;支點(diǎn)是指杠桿可以繞其自由轉(zhuǎn)動(dòng)的點(diǎn),支點(diǎn)一定在
杠桿上,但不一定在杠桿的中間位置,故B錯(cuò)誤;動(dòng)力和阻力的
作用點(diǎn)都在杠桿上,分別使杠桿向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng),但二者的
方向不一定相反,故C錯(cuò)誤;力臂是支點(diǎn)到力的作用線的距離,
力臂可以在杠桿上,也可以不在杠桿上,故D正確。
2.(新課標(biāo)·模型建構(gòu))(2022山東濟(jì)南中考)小強(qiáng)開啟飲料時(shí),
瓶起子可視為一個(gè)杠桿,如圖所示。下列各圖能正確表示其
工作原理的是 (　　)
A
解析　用瓶起子開啟瓶蓋時(shí),支點(diǎn)是瓶起子與瓶蓋上方的接
觸點(diǎn),瓶蓋對(duì)瓶起子向下的作用力F2是阻力,手對(duì)瓶起子向上
的作用力F1是動(dòng)力,兩個(gè)力作用在支點(diǎn)的同一側(cè),故A正確。
3.(新獨(dú)家原創(chuàng))如圖甲所示,神舟十八號(hào)乘組航天員在空間
站機(jī)械臂和地面科研人員的配合支持下,完成了空間站空間
碎片防護(hù)裝置安裝、艙外設(shè)備設(shè)施巡檢等任務(wù)。圖乙是空
間站機(jī)械臂的簡(jiǎn)化示意圖,機(jī)械臂可以繞O點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng),請(qǐng)?jiān)?br/>圖中畫出力F的力臂。
答案　如圖所示

解析　反向延長(zhǎng)力F的作用線,由支點(diǎn)向力F的作用線作垂
線,支點(diǎn)到垂足的距離即力F的力臂。
知識(shí)點(diǎn)2　杠桿的平衡條件
4.(2024湖南澧縣期末)如圖所示,杠桿AOB用細(xì)線懸掛起來(lái),
在A、B兩端分別掛上質(zhì)量為m1、m2的重物時(shí),杠桿平衡,此時(shí)
AO恰好處于水平位置,AO=OB,不計(jì)杠桿重力,則m1、m2的大
小關(guān)系為 (　　)
A.m1>m2　 B.m1B
解析　由題圖可知,兩個(gè)重物對(duì)杠桿施加的力與自身重力大
小相等,AO=OB,由幾何知識(shí)可知,質(zhì)量為m1的重物對(duì)杠桿施
加的力的力臂大于質(zhì)量為m2的重物對(duì)杠桿施加的力的力臂,
由杠桿的平衡條件可知,質(zhì)量為m2的重物對(duì)杠桿所施加的力
較大,又因?yàn)镚=mg,則m1重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)　探究杠桿的平衡條件
5.小何同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組在“探究杠桿的平衡條件”時(shí),選
取了10個(gè)重為5 N的鉤碼、彈簧測(cè)力計(jì)、杠桿(帶有刻度)、
支架、細(xì)線等實(shí)驗(yàn)器材。
【獲取證據(jù)】
(1)小何將杠桿掛在支架上,緊接著的操作應(yīng)該是　　　 。
A.調(diào)節(jié)平衡螺母使杠桿保持水平平衡
B.輕輕撥動(dòng)杠桿使其能夠繞支點(diǎn)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)
(2)如圖甲所示,調(diào)節(jié)好杠桿后,同學(xué)們?cè)诟軛U支點(diǎn)的兩側(cè)分
別懸掛不同數(shù)量的鉤碼,移動(dòng)鉤碼的位置,使杠桿處于平衡狀
態(tài),記錄數(shù)據(jù)如表所示,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)的目的是　　　　
。
A
得到普遍性
規(guī)律,避免結(jié)論的偶然性
實(shí)驗(yàn)序號(hào) 1 2 3 …
動(dòng)力F1/N 2.0 2.0 3.0 …
動(dòng)力臂l1/m 5 10 10 …
阻力F2/N 1.0 2.0 2.0 …
阻力臂l2/cm 10 10 15 …
【解釋證據(jù)】
(3)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可得出杠桿的平衡條件是　　　　 。
F1l1=F2l2
【交流反思】
(4)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論后,同學(xué)們用鉤碼和彈簧測(cè)力計(jì)繼續(xù)進(jìn)行實(shí)
驗(yàn)探究:
①如圖乙所示,將彈簧測(cè)力計(jì)掛在杠桿右端,沿豎直向下的方
向拉彈簧測(cè)力計(jì)使杠桿處于平衡狀態(tài),當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)沿逆時(shí)
針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),觀察到彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變大,原因是
;
②如圖丙所示,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)測(cè)出的拉力與杠桿的平衡條件不
符合,原因是　　　　 。
見(jiàn)解析
見(jiàn)解析
解析　(1)實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母使杠桿在水平
位置平衡,這樣便于在實(shí)驗(yàn)中直接讀取力臂,也可以消除杠桿
的重力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,故選A;(2)探究類實(shí)驗(yàn)中,進(jìn)行多次實(shí)
驗(yàn)的目的是避免結(jié)論的偶然性,從而得到普遍性規(guī)律;(3)分
析表格中的數(shù)據(jù)可知,每組數(shù)據(jù)中動(dòng)力和動(dòng)力臂的乘積與阻
力和阻力臂的乘積相等,則得出杠桿的平衡條件是F1l1=F2l2;
(4)①當(dāng)彈簧測(cè)力計(jì)沿逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿
的拉力的力臂逐漸變小,而鉤碼對(duì)杠桿的拉力及其力臂不變,
由杠桿的平衡條件可知,彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)杠桿的拉力逐漸變大,
因此彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)逐漸變大;②圖丙所示的實(shí)驗(yàn)中,杠桿
的重心沒(méi)有位于支點(diǎn)處,杠桿的重力會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)造成影響,實(shí)際
的阻力要大于鉤碼對(duì)杠桿的拉力,故導(dǎo)致測(cè)出的拉力與杠桿
的平衡條件不符。
6.(2024河南鄭州中原期末,16,★★☆)如圖甲所示是一個(gè)菜
餡擠水器,其手柄的上部分在使用時(shí)是一個(gè)杠桿,圖乙是其簡(jiǎn)
化的示意圖,O為支點(diǎn),F2是使用菜餡擠水器時(shí)B點(diǎn)受到的阻
力。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出作用在A點(diǎn)的最小動(dòng)力F1的示意圖及阻
力臂l2。
能力提升全練
答案　如圖所示
解析　由杠桿的平衡條件可知,當(dāng)阻力和阻力臂保持不變,動(dòng)
力臂最長(zhǎng)時(shí),所對(duì)應(yīng)的動(dòng)力最小,連接支點(diǎn)O與作用點(diǎn)A,OA即
最長(zhǎng)動(dòng)力臂,由點(diǎn)A垂直于力臂OA斜向下作一條帶箭頭的線
段,即最小動(dòng)力F1;力臂始終與力的作用線垂直,從點(diǎn)O向F2的
作用線作垂線,支點(diǎn)到垂足的距離即阻力臂l2。
方法總結(jié)　找最大動(dòng)力臂的方法:(1)當(dāng)動(dòng)力作用點(diǎn)確定時(shí),
支點(diǎn)到動(dòng)力作用點(diǎn)的距離即最大動(dòng)力臂;(2)當(dāng)動(dòng)力作用點(diǎn)沒(méi)
有確定時(shí),應(yīng)看杠桿上哪一點(diǎn)離支點(diǎn)最遠(yuǎn),則這一點(diǎn)到支點(diǎn)的
距離即最大動(dòng)力臂。
7.(新中考·分析論證)(2024湖南中考,19,★★☆)小明和小潔
一起做“探究杠桿的平衡條件”實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)室提供了如圖所
示杠桿(支點(diǎn)為O)、支架、10個(gè)鉤碼(每個(gè)重0.5 N)。
(1)如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)開始前,應(yīng)向　　　　 端調(diào)節(jié)螺母,使
杠桿在水平位置平衡;掛上鉤碼后,每次都要讓杠桿在水平位
置平衡,這樣做是為了便于直接讀取　　　　 。
(2)小明取2個(gè)鉤碼,掛在支點(diǎn)左側(cè)某處,再取4個(gè)鉤碼掛在支
點(diǎn)的　　　　 側(cè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),使杠桿在水平位置平衡后,記錄
下數(shù)據(jù)。
(3)完成三次實(shí)驗(yàn)后分析數(shù)據(jù),他們得出了杠桿的平衡條件。
表中主要呈現(xiàn)了第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
右
力臂大小
右
實(shí)驗(yàn) 次數(shù) 動(dòng)力 F1/N 動(dòng)力臂 l1/cm 阻力 F2/N 阻力臂
l2/cm
1 … … … …
2 … … … …
3 2.5 20.0 2.0 25.0
小明在第3次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,在支點(diǎn)左側(cè)20.0 cm處繼續(xù)加鉤
碼直到F1為3.5 N,如圖乙所示,但發(fā)現(xiàn)此時(shí)用剩下的3個(gè)鉤碼
無(wú)法讓杠桿再次在水平位置平衡。小潔想利用現(xiàn)有器材幫
助小明完成F1為3.5 N的第4次實(shí)驗(yàn),她應(yīng)該通過(guò)　　　　

,
使杠桿再次在水平位置平衡(請(qǐng)結(jié)合具體數(shù)據(jù)進(jìn)行說(shuō)明,可保
留一位小數(shù))。
將7個(gè)鉤碼
(總重3.5 N)掛在支點(diǎn)左側(cè)6 cm處,剩余3個(gè)鉤碼(總重1.5 N)掛在支點(diǎn)右側(cè)14 cm處,使得F1l1=F2l2(答案不唯一)
解析　(1)實(shí)驗(yàn)開始前,平衡螺母向高的一側(cè)調(diào)節(jié),即向右側(cè)
調(diào)節(jié)平衡螺母,使杠桿在水平位置平衡;掛上鉤碼后,也讓杠
桿在水平位置平衡,則鉤碼對(duì)杠桿的力與杠桿垂直,即支點(diǎn)到
懸掛點(diǎn)的距離等于力臂,便于直接讀取力臂大小。(2)杠桿受
到的動(dòng)力與阻力的作用效果應(yīng)相反,即一個(gè)力使杠桿順時(shí)針
旋轉(zhuǎn),另一個(gè)力使杠桿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),故應(yīng)在支點(diǎn)右側(cè)某處掛4個(gè)鉤碼。(3)滿足杠桿平衡條件F1l1=F2l2即可,3個(gè)鉤碼不一定要
全部使用。

展開更多......

收起↑